JPH0465123A - レーザｃｖｄ法による配線形成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はレーザＣＶＤ法による配線形成方法及びその装
置に関するものである。

従来技術 従来のレーザを光源とする光ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＶａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）技術、すな
わちレーザＣＶＤ技術としては、大別して次の２通りの
方式がある。

１つは、レーザ光を試料表面に集光することにより生じ
る試料表面の局所加熱を利用して、原料化合物骨・子の
熱解離反応に基づいて導電性薄膜を形成する技術である
。

この場合、レーザとしては通常可視または赤外域のもの
が用いられる。この技術は主に１．ｓｉ上に導体配線を
直接描画することを目的としており、種々の研究開発が
行われつつある。

例えば、　Ｊ、Ｇ、ＢＩａｃｋ　ｅｔ　ａｌ、、＾ｐｐ
ｌｎ、　　Ｐｈｙｓ、　　Ｌｅｔｔ、　５０，１９８７
．　　”Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ　ｍｕｌｔｉｌｅｖ
ｌ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ　ｂｙ　１ａｓｅｒ　
ｄｉｒｅｃｔ　ｗｒｉｔｉｎｇ：　　＾ｐｐｌｊｃａＮ
ｏｎ　ｔｏ−ＧａＡｓ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ″、　ｐｉ０１６〜１０１
８．や、森重他、レーザ協会会報１．Ｖｏｌ、１２．Ｎ
ｏ２　ｒレーザ直描配線技術のＬＳＩ応用」にその報告
が開示されている。

他の１つは、紫外域に発振源を有するレーザを使用し、
主として原料化合物分子の光吸収解離反応を利用して薄
膜を形成する技術である。

この技術は、半導体ウェハー全面への一括成膜工程（特
に絶縁膜）の低温プロセス化を意図して開発されてきた
ものであるが、パターン転写光学系を用いてアルミニウ
ム配線を形成する試みもなされている。

例えば、Ｇ、Ｓ、Ｈｉｇａｓｈｊ　ｅｔ　ａｌ、、　１
９８６．　Ｄｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｓｙｍｐｏｓｊｕ
ｍ予稿集、　ｐｐ、１２０．に開示されている技術があ
る。

これ等従来のレーザＣＶＤ技術を用いた導体配線形成技
術には、夫々に以下の如き問題点が存在する。

先ず、前者の熱解離反応を利用した技術では、導体配線
をＬＳＩ上に直接描画する手段としては現在主流となっ
ている技術であるが、描画開始時点での熱解離反応の種
物質の形成（イニシェーション；　Ｉｎ１ｔｉａｔｉｏ
ｎ）の制御性に関して問題がある。

すなわち、描画開始時にレーザ光の強度を描画中の１．
５〜２倍程度に設定して、導電性物質の成長のための種
物質を形成するようになっているが、レーザ光の強度か
大きいために、−度反応が開始されると、爆発的に種物
質の堆積が進行する危険があり、好ましくない。

また、耐熱性の低い試料の場合には、種物質を形成し得
るに十分な強度のレーザ光を照射することができず、イ
ニシェーションが不可能となる場合もある。

次に、後者の主として光解離反応を利用する技術では、
イニシェーションに関しての上述の如き問題はないが、
次の様な欠点がある。

すなわち、試料表面の吸着層だけでなく、気相中で、も
反応が生ずるために、周辺への堆積が発生して、電気的
リークの原因となると共に、レーザ光を導入するための
窓ガラスへも堆積が生じ、窓ガラスのくもりを招来する
ので、定期的に洗浄や交換を必要とする。

また、加熱効果が不充分であるため、形成後の膜質が悪
く、電気抵抗が高くなってしまうという欠点もある。

発明の目的 そこで、本発明はかかる従来技術の欠点を解決すべくな
されたものであって、その目的とするところは、安定し
た条件下で良質の導電性薄膜を形成することが可能なレ
ーザＣＶＤ法による配線形成方法及びその装置を提供す
ることである。

発明の構成 本発明によるレーザＣＶＤ法による配線形成方法は、解
離反応により導電性物質を形成するための化合物気体を
含む雰囲気中に試料を配置し、この試料表面に紫外光を
照射して導電性薄膜形成用の種物質を生成し、しかる後
にレーザＣＶＤ法により配線形成を行うことを特徴とし
ている。

本発明によるレーザＣＶＤ法による配線形成装置は、解
離反応により導電性物質を形成するための化合物体を含
む雰囲気を有するチェンバと、このチェンバ内に配置さ
れた試料の表面に対して紫外光を照射する紫外光照射手
段と、この紫外光の照射後に前記試料に対して配線形成
用のレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを含むこと
を特徴としている。

実施例 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示す模式図である。本
実施例では、レーザＣＶＤ用のレーザ光源としてＡ「レ
ーザを使用し、配線用原料化合物としてタングステンカ
ルボニルＷ　（ＣＯ）　６　ヲ使用する。

この原料化合物Ｗ（Ｃｏ）６は常温では固体であるが、
リザーバと呼ばれる容器２中で、ヒータ３により加熱さ
れてガス化されている。このときの蒸気圧は６３℃で約
Ｉ　Ｔｏｒｒである。ガス化したＷ（ＣＯ）６の蒸気圧
が小さいので、キャリアガス４と混合してチェンバ５に
送られる。このキャリアガス４としてはアルゴン等の希
ガスを用いる。

チェンバ５内の原料化合物雰囲気中に試料である半導体
基板７が設置されている。この半導体基板７は、その表
面にＷ（Ｃｏ）６が再凝集しないように、雰囲気ガスの
温度と略等しくなる様に加熱機構８により加熱される。

Ａｒレーザ光（波長５１４　、５　ｍｍまたは４８８ｍ
ｍにで使用）は光源１４より発射され、ビームエキスパ
ンダ１３、ダイクロイックミラー１２を介して対物レン
ズ１１へ入射される。この対物レンズ］１により窓ガラ
ス９を介して半導体基板７上に集光され、この集光部に
ダンゲステンが成長し堆積する。

従って、ＸＹステージ６により試料７を移動制御するこ
とにより、配線状にタングステン薄膜を形成することが
できることになる。

尚、１０は排ガス処理部であり、１５はモニタ用の接眼
レンズ、１６はモニタ用のＴＶ左カメラある。

そして、本実施例では、更にチェンバ５内に紫外光を発
生するランプ１が付加されており、半導体基板７の少く
とも主表面全体に紫外光を照射可能となっている。

Ａｒレーザ光による配線描画の前に、この紫外ランプ１
を用いて試料７に対するイニシェーション処理を行うの
である。

第３図の動作フローを参照しつつ第１図の装置による配
線形成処理動作を説明する。先ず、試料７をチェンバ５
内に入れた後、チェンバ内雰囲気を希ガスにて置換する
（ステップ２１）。そして、原料化合物であるＷ（Ｃｏ
）６をリザーバ２内でガス化してチェンバ５内へこれを
導入する（ステップ２２）。このときの温度は６３℃で
あり、蒸気圧は約Ｉ　Ｔｏｒｒとする。

この時点で紫外ランプ１を点灯して紫外光を半導体基板
７の一生表面全体に亘って照射する（ステップ２３）。

このときの紫外光の照射強度は数ｍＷ／ｃ−から数十ｍ
Ｗ／ｃ−のオーダの微弱なもので十分である。このステ
ップ２３では、後のステップでの配線形成用の種物質を
形成するのが目的であるために、微弱な紫外光で十分と
なる。

予め設定された時間（例えば、約１０分位）の間紫外光
を照射したならば（ステップ２４）、原料ガスを一度チ
ェンバ５から排気しくステップ２５）、再度同一条件で
同一の原料ガスをチェンバ５内へ導入して（ステップ２
６）、Ａｒレーザ光源１４によるレーザ照射を行い（ス
テップ２７）、レーザＣＶＤによる配線形成をなすので
ある（ステップ２８．２９）。

イニシェーション時とレーザＣＶＤによる配線形成時と
で、原料ガスを入換えるのは、イニシェーション時に気
相中に生じた活性な物質を除去するためである。

レーザＣＶＤ法による配線処理時においては、原料ガス
Ｗ（Ｃｏ）６は分圧Ｉ　Ｔｏｒｒであり、試料表面上で
のＡｒレーザ光強度１．ＯＯ＋ｎＷ　、　　レーザ集光
径２μｍのとき、５〜１０ｐｍ７’ｓの速度でタングス
テン配線が直接描画されることになる。この場合、紫外
ランプ光によるイニシェーションを既に行っているので
、配線直描開始時にＡｒレーザ光の強度を大とする必要
がなくなるのである。

イニシェーション時に使用する紫外光は上述の如く、微
弱で良いために、紫外レーザを用いた光解離反応を主と
するＣＶＤ法と異なり、窓ガラス９への堆積はほとんど
問題とならない。

第２図は本発明の他の実施例の構成を示す模式図であり
、第１図と同等部分は同一符号により示している。本実
施例では、紫外光を発生するランプ１（第１図）の代り
に、Ａｒレーザ１４からの出力光２４を波長変換器２１
により逓倍して紫外レーザ光２３を得るものである。

この紫外レーザ光２３と可視レーザ光２４との切換えは
、ミラー２２の光路への出し入れにより行うことができ
る。また、紫外レーザ光２３を半導体基板７の一生表面
全体に亘って照射するには、対物レンズ１１のピントを
ずらしてデフォーカス状態にした上で、ＸＹステージ６
によって試料７を移動して走査すれば十分である。

尚、上記実施例における数値例の各々は単なる例示にす
ぎず、種々の変更が可能であることは勿論である。

発明の効果 以上述べた如く、本発明によれば、配線形成前に微弱な
紫外光を試料の全体に照射してイニシェーションを行っ
ておき、種物質を予め生成しておくようにしたので、安
定した条件でレーザＣＶＤ法による配線形成を行うこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の各実施例の構成を示す模式
図、第３図は本発明の実施例の動作を示すフローチャー
トである。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・紫外ランプ ５・・・・・・チェンバ ７・・・・・・半導体基板（試料） １４・・・・・・Ａｒレーザ ２１・・・・・・波長変換器 ２３・・・・・・紫外レーザ光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）解離反応により導電性物質を形成するための化合
   物気体を含む雰囲気中に試料を配置し、この試料表面に
   紫外光を照射して導電性薄膜形成用の種物質を生成し、
   しかる後にレーザＣＶＤ法により配線形成を行うことを
   特徴とするレーザＣＶＤ法による配線形成方法。
2. （２）解離反応により導電性物質を形成するための化合
   物体を含む雰囲気を有するチェンバと、このチェンバ内
   に配置された試料の表面に対して紫外光を照射する紫外
   光照射手段と、この紫外光の照射後に前記試料に対して
   配線形成用のレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを
   含むことを特徴とするレーザＣＶＤ法による配線形成装
   置。